製造技術の成長トレンド：CNC、3Dプリント、鋳造の採用状況と予測

CNC加工、積層造形、鋳造技術の革新により、企業、プロシューマー、消費者は前例のないレベルの設計選択肢を得ています。しかし、市場にこれほど多くの技術がある中で、それらが成長の観点からどう推移しているか、どの業界が最も顕著に採用しているかが問題となっています。

ここでは、2019年のCNC加工、3Dプリント、真空鋳造の成長トレンドを見て、今後の予測を探ります。

CNC加工

採用と使用統計

Technavioのオートメーション研究部門リードアナリスト、ラガヴ・バラドワジ・シヴァスワミ氏によると、「工作機械の用途は、金属切削工作機械、金属加工工作機械、その他付属品という3つの重要な製品セグメントに分類されます。金属切削工作機械セグメントは、2016年に米国市場で約51%のシェアを占め、主に産業用金属切削アプリケーションへの高い需要により市場を支配していました。」

自動車、航空宇宙、金属加工企業が、自動化された切削加工技術の最も顕著なユーザーです。その他の主要業界には建設、電力、エネルギーがあります。米国は自動車工具の単一最大市場であり、人口規模、政府のインセンティブ、消費者基盤などの要因によりさらなる成長が見込まれています。

Technavioの産業オートメーション市場調査アナリストがこのレポートでハイライトした工作機械技術（CNCとレーザー）のトップベンダーは、大連機床、DMG森精機、ハースオートメーション、ジェイテクト、小松製作所です。CNCマシンは、フライス加工、穴あけ、タッピング、ボーリングなど多様な用途で使用されています。

APAC地域が現在CNCコントローラーを最も多く使用していますが、欧州市場は技術進歩と投資により大きな成長が期待されています。主要なグローバルプレーヤーには、ボッシュ・レックスロス（ドイツ）、DMG森精機（日本）、ファゴール・オートメーション（米国）、ファナック（日本）、ハースオートメーション（米国）、ハーコ（米国）、三菱電機（日本）、大隈豊和（日本）、ジーメンス（ドイツ）などが含まれます。

成長と予測

CNCコントローラー市場は、2016年に28.6億米ドルと評価され、2017年から2023年にかけて年平均成長率（CAGR）3.8%で成長し、期間末には37.0億米ドルに達すると予測されていました。製造部門における産業オートメーションの採用増加、運用コスト削減能力、エンドユーザー業界全体での大量生産需要の高まりが、CNC市場成長の主要因となっています（「Markets and Markets」調べ）。

より具体的には、この期間中は3軸CNCマシンが最高シェアを維持すると予想されています。3軸マシンが業界内で最も高い使用率を示す一方で、5軸マシンも今後2023年にかけて成長が見込まれています。

自動車業界がCNC使用において優位性を維持する可能性が最も高いです。イノベーション、迅速な生産ニーズ、品質向上が主な推進要因であり、自動車生産だけでなく防衛・航空宇宙産業でも同様です。

別の推計では、2021年までに4%の増加が見込まれています。市場の歴史を見ると、多くの人が工作機械業界はすでにピークを迎えたと考えていた時期がありました。Gardner Business Intelligenceのレポートによると、「米国工作機械業界は、工作機械受注（USMTO）で測定すると、2014年9月に7.4%の成長でピークを迎え、その後2016年7月には台数ベースで19.4%減の谷底を経験した」とのことです。

3Dプリント

プリンターメーカーと採用企業

プリンターメーカーの観点では、2018年までの主な変化は高価格帯システムへのシフトです。主要なセグメント成長は、5,000ドル以上の価格帯でプリンターを製造する企業の数で、135社から177社へと増加しました。一方で、この価格帯未満の機械を製造する企業は減少しましたが、総売上と投資の観点では市場全体が上昇軌道にあります。

前年比での採用増加により、どの業界が3Dプリントを使用しているかを正確に把握するのは困難ですが、航空宇宙と防衛が最も顕著なユーザーの一つであることは間違いありません。2018年までに、調査対象のA&D企業の64%が生産に3Dプリントを使用しており、調査に含まれる他のすべての業界をリードしています。

ユースケースの面では、技術の健全な寿命を示す近年の進展がいくつかあります。この4月、HPはMulti-Jet Fusion技術を用いて1年間で1,000万個目のプリント部品を達成しました。HPはダイムラートラック北米、Fast Radius、Linear AMS、米海兵隊など多くの業界と協業しています。

Nano Dimensionの自社調査によると、エレクトロニクス業界では多層PCBとフレキシブルエレクトロニクスの3Dプリントが最も人気の用途です。また、業界が3Dプリントを適用する主な関心事は、製品開発の加速とイノベーションの促進にあります。

医療業界はかなり前から3Dプリントを活用してきました。Harvard Business Review（2015年）によると、米国の補聴器業界は500日足らずで99%を積層造形に転換しました。同様に、歯科3Dプリントは依然として最も顕著な医療用途の一つで、ClearCapsのような企業が大量生産で歯科用アライナーを製造しています。

使用状況と材料

Sculpteoによると、2017年には企業の55%が3Dプリントサービスとソリューションへの支出を増やすと予測していました。1年後、Sculpteoは2018年に70%の企業が3Dプリントへの投資を2017年（49%）から増やしたことを発見しました。全体として、投資レベルの上昇は技術の健全性の良い兆候です。これらの投資は、企業内で3Dプリントが果たす多くの機能に向けられています。

2017年、Sculpteoの企業調査によると、3Dプリントは主に製品開発の加速（28%）、カスタマイズ製品の提供（16%）、生産柔軟性の向上（13%）に使用されていました。

2018年は、ポリマー粉末床溶融結合の材料売上が最高となり、技術価値は約4億ドルに達しました。プラスチックが依然として最も一般的な印刷材料ですが、成長率は2017年まで停滞していました。そこから産業用高強度ポリマーが急成長しました。同様に、金属材料も年間41%成長しました。

成長と予測

2020年までに、世界の3Dプリント市場は全AM製品とサービスで158億ドルに達すると予想されています。Wohlers Reportは、収益予測が2022年に239億ドル、2024年に356億ドルに上昇すると予測しています。全体として、今後数年間で前年比40%以上の成長が続き、業界の未来は明るいと言えます。

もう一つ興味深い統計は、自社を「3Dプリントファースト」と見なし、技術を主要生産モードとして使用する企業の数です。このような企業は2017年の15%から2018年には22%へと増加しました。同年、Sculpteoの調査対象企業の36%が金属プリントを使用しており、前回の28%から増加しています。

3Dプリント技術全体の中で、粉末床溶融結合が2024年まで最大シェアを維持すると予想されています。航空宇宙、自動車、医療、エンジニアリング業界が、DMLS、EBM、SHS、SLM、SLSなどの技術を機能部品の開発に最も多く使用しています。

ダイカスト

メーカーと採用企業

この技術の主要メーカーには、アルコア、ウォルブロ、コンソリデーテッド・メトコ、ダイナキャスト、ギブスダイカスト、ボダインアルミニウム、リョービ、中国アルミニウム、マルティンレア・ホンセル・ドイツ、エンダランス・テクノロジーズ、アルキャストテクノロジーズなどがあります。

ダイカスト市場は自動車業界でかなり大きなシェアを持っています。主な関心は高耐久性のダイカスト部品の製造にあります。産業機械と配管メーカーもダイカストをますます採用しており、過去数年間で航空宇宙・防衛業界でも成長が見られます。また、農業と医療機器におけるより強力なアルミニウム部品の使用も最近増加しています。

アルミニウムは鋳造技術で最も広く使用される金属です。世界のアルミニウム鋳造市場は2018年に471億米ドルと推定され、2019年から2025年にかけて年平均9.1%のCAGRが見込まれています。このアルミニウム使用の増加は、自動車製造とアジア太平洋地域の建設・建築セクターからの需要拡大によるものです。エンドユースアルミニウム部品のもう一つの有望で急成長しているセグメントは産業分野で、2025年までの成長はインドやブラジルなどの伝統的農業国の近代化に大きく起因しています。

ダイカストプロセスは、2018年の市場収益の約53.0%を占め、その人気は大量生産能力にあります。高圧ダイカスト（HPDC）は圧力鋳造プロセスの71.0%を占め、様々な業界でより高い生産レートを可能にしています。

成長と予測

2017年、世界のダイカスト市場は628.7億米ドルと評価され、2023年までに938.7億米ドルに達すると予測されています。市場は予測期間（2018-2023年）中に6.93%以上のCAGRを記録する見込みです。アジア太平洋地域は、世界のダイカスト市場で圧倒的に最大であり、2017年には58%以上のシェアを占めています。エンドユーザーの低コスト生産への嗜好の高まりにより、アジア太平洋のマグネシウム合金ダイカスト市場では多くの新興企業にとって更なる成長が見込まれます。既存大手企業が技術、信頼性、品質の面で大きな課題を突きつけており、これが中小企業と大手企業間のM&Aを促しています。

ダイカスト業界の二大市場は、第一に自動車産業、第二に住宅産業です。両業界は鋳造業界全体の健全性を示す良好なバロメーターとなっています。2016年の軽自動車販売は1,755万台に達し、2017年を上回るか懸念された中でまたも好調な年となりました。世界レベルでは、市場に出回るすべての鋳造製品の約60.0%が自動車産業向けです。

最近、北米市場では自動車分野でのダイカスト技術使用の増加が、EPAの車両燃費規制に起因するとされています。新要件により、メーカーは車両を軽量化する必要に迫られ、結果としてダイカスト使用が増加しました。EPAはマイルパーガロン基準を2016年までに35.5mpg、2025年までに54.5mpgに引き上げる措置を講じました。欧州も2019年から2025年にかけて価値ベースで7.1%のCAGRを示すと予測されており、特にドイツ、フランス、イタリア、ロシアで顕著です。

射出成形

メーカーと採用企業

金属射出成形技術は、自動車・航空宇宙、消費財、医療機器メーカーによって採用されており、これが長期的にセクター成長をもたらしたと考えられています。スマートフォンやその他電子製品の需要を考慮すると更なる成長が見込まれます。ライトニングコネクタ、携帯電話スライダー、光ファイバー部品など、いくつかのコンポーネントがMIMマシンで製造されています。

プラスチック分野では、射出成形の主な採用業界も自動車と医療で、続いて建設、医療、包装業界です。自動車など多くの業界で、軽量化のためにスチールからプラスチックへの置き換えが進んでおり、生産嗜好の面からもこのシフトが加速しています。

射出成形の主要プレーヤーには、ダイナキャスト、GKN、ブリットマニュファクチャリング、ディーングループ、サイプレスインダストリーズ、シンテックス、CMGテクノロジーズ、インドMIM、リアルテクニーク、ATWカンパニーズなどがあります。プラスチックでは、BASF、ダウケミカル、デュポン、HTIプラスチックスが主要企業です。

企業が射出成形を採用する理由は、処理時間の短縮、二次工程の排除、最終製品の優れた公差レベルなどです。また、仕上げと後処理を最小限に抑えることも可能です。さらに、様々な他の製造方法と比較してコスト効率にも優れています。

医療業界でも、ブラケット、薬物送達デバイス、関節置換装置、各種インプラントに射出成形を活用しています。

材料

プラスチックの面では、最近市場価格の変動があり、これが成長に影響を与える可能性があります。ベンゼン、エチレン、プロピレン、スチレンなどの原材料が変動しており、廃棄に関する環境懸念も指摘されています。これにより将来の市場は不透明です。しかし、これが過去数年間で様々な代替生分解性材料への投資を促す結果となっています。

アジア太平洋地域が両カテゴリーの射出成形で首位です。プラスチック成形では37%の市場シェアを持ち、包装、携帯電話、消費財が要因と考えられます。北米が第二の主要消費者として浮上し、10%のCAGRで成長が見込まれます。欧州も射出成形プラスチックの主要市場で、総需要は2025年までに452.9億米ドルに達すると推定されています。

成長と予測

世界の射出成形プラスチック市場規模は2018年に3,256.9億米ドルと評価され、予測期間中に5.7%のCAGRで拡大すると予想されています。同様に、世界の金属射出成形（MIM）市場規模は2015年に21億米ドルと評価され、2016年から2025年にかけて11.9%のCAGRで成長すると予測されています。

ブラジル、中国、インド、メキシコ、ロシア、南アフリカでの製品支出増加が更なる成長を後押しすると見込まれます。プラスチックと金属の両方で、軽量・小型自動車部品への需要増がMIM技術の機会を拡大しています。これは自動車業界のエンジンや電子システム用高強度部品でも同様です。

光学的透明性、生体適合性、コスト効率の良い製造方法は、すべて医療業界での需要を牽引すると予想されます。ヘルスケア・医療分野は6.3%を超えるCAGRを達成し、2025年までに404.9億米ドルの純価値に達すると予測されています。

本記事で使用したデータの主な情報源は、Wohlers Report、Sculpteo、Grand View Research、Technavio、Reuters、北米ダイカスト協会、Mordor Intelligenceです。